JP4260358B2 - Light guide plate and flat illumination device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源がLED等の点光源からなり、全反射等を利用して点光源からの光線を左右方向に分散させて小型液晶表示装置等のバックライトに使用できる均一な出射光の実現を可能にする導光板および平面照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の導光板および平面照明装置としては、導光板の裏面側に白インク等でドット印刷を施すとともに反射シートを設け、導光板の表面上にLEDのような点光源に対応するように凸状や凹状の形状を線形や非線形にグラデーション加工を施し、光源からの光を凸状や凹状の形状部分で反射や屈折により光の拡散や集光の作用を用いて輝度の向上を図るものが知られている。
【0003】
また、従来の平面照明装置として、導光板の表面部全体から出射する目的で、点光源を導光板の入射端面部近くに並設するとともに入射端面部の全面に対して上下方向(厚さ方向)にプリズム面を設けるものが知られている。
【0004】
さらに、従来の平面照明装置として、例えば特開平6−51130号公報に示すように、入射面側の側面に点光源を設置するための凹部を複数設け、これら凹部と凹部との間に略三角状の切れ込みを設け、点光源の両側面方向に向う光線を凹部で導光板内に取り込み、さらに導光板内の両側面方向に進んだ光線を略三角状の切れ込み部で全反射し略反入射面方向に進ませて導光板の輝度を向上させるものも知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の導光板および平面照明装置では、導光板の裏面側に白インク等でドット印刷を施すとともに反射シートを設け、導光板の表面上にLEDのような点光源に対応するように凸状や凹状の形状を線形や非線形にグラデーション加工を施し、光源からの光を凸状や凹状の形状部分で反射や屈折により光の拡散や集光の作用を用いて表面に出射させるように、導光板の表面側と裏面側とに対して光の制御を行っているが、側面側に対しては反射シートによって単に反射させるのみであるために、側面側の光を有効に利用していない課題がある。
【0006】
また、従来の平面照明装置として、導光板の表面部全体から出射する目的で、点光源を導光板の入射端面部近くに並設するとともに入射端面部の全面に対して上下方向(厚さ方向)にプリズム面を設ける構成では、図9に示すように、プリズム面51を設けた場合、プリズム面51を設けないフラットな入射面52で屈折した光線Lf(点線で示す)よりもプリズム面51で屈折した光線Lp(実線で示す)の方がより両端側に光線が進み、各点光源からの広がった光線を利用しているが、点光源に於ける中心の出射光は導光板に対して入射角が35°で50%エネルギ強度であるので、点光源に於ける両サイドからの出射光は直進光よりもエネルギ強度が低い。
【0007】
また、導光板に入射する光は、導光板に入射しうる入射角度に依存しており、一般に導光板に対し屈折率nに応じた屈折角βで入射し、光源側の入射端面部の法線と成る屈折角βは0≦|β|≦sin-1(1/n)を満たす範囲で導光板内を進行する。
【0008】
このため、点光源に於ける両サイド方向の光は、光束コーンの端部付近であり、導光板に入射する光束の厚さ方向に対応した入射角度範囲が少ないため、導光板に入射する上下方向の範囲が小さくなってしまい、全反射を引き起こす光線量が少ない。また、臨界角は、導光板と空気層(屈折率n=1)との境界面に於いて、sinα=(1/n)により表わすことができる。そして、一般の導光板に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はn=1.49程度であるので、臨界角αはα=42°程度になるが、全反射を引き起こすような臨界角に近い出射角での光線量が少ないので、臨界角を破り導光板外部への出射する光線が少ない。その結果、導光板全体としての輝度低下をしてしまう課題がある。
【0009】
さらに、従来の平面照明装置として、例えば特開平6−51130号公報に示すように、入射面側の側面に点光源を設置するための凹部を複数設け、これら凹部と凹部との間に略三角状の切れ込みを設け、点光源の両側面方向に向う光線を凹部で導光板内に取り込み、さらに導光板内の両側面方向に進んだ光線を略三角状の切れ込み部で全反射し略反入射面方向に進ませて導光板の輝度を向上させる構成では、光源の左右方向に進む光線に対して略三角状の切れ込み部によって全反射を引き起こすが、上記説明と同様に点光源に於ける両サイド方向の光は、光束コーンの端部付近であるので、導光板に入射する光束の厚さ方向に対応した入射角度範囲が少ない。このため、導光板に入射する上下方向の範囲が小さくなってしまい、全反射を引き起こすような臨界角に近い出射角での光線量が少ないので、臨界角を破り導光板外部への出射する光線が少なく、光源から反射端面部方向に直接進む光線量は多い。その結果、導光板全体として輝度斑や輝度の均一性を改善できない課題がある。
【0010】
そこで本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、その目的は点光源に対応した位置に台形状を突設し、この台形状内に対称性を有した三角形形状や台形形状に貫欠し、光源からの光線を突設した台形状の側面側や貫欠した三角形形状や台形状の辺で全反射をし、光線を左右に広げるとともに突設した台形状の光源側を楔状のように三角柱形状に欠切して導光板に入射する時点で光源からの光線を表面部方向や裏面部方向に導くことにより、全反射の利用によるロスの低減により導光板の大きさに係り無く斑の無い明るい出射光を得ることができる導光板および平面照明装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため請求項1に係る導光板は、入射端面部側に台形状の凸凹構造を有し、光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を入射端面部とするとともに光源側に突設する台形状内に入射端面部方向が短く、反射端面部方向が長い台形形状を貫欠することを特徴とする。
【0012】
請求項1に係る導光板は、入射端面部側に台形状の凸凹構造を有し、光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を入射端面部とするとともに光源側に突設する台形状内に入射端面部方向が短く、反射端面部方向が長い台形形状を貫欠するので、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができる。
また、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができるとともに光源の左右方向の光線も台形状部に放出できる。
【0013】
また、請求項2に係る導光板は、入射端面部側に台形状の凸構造を有し、光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を入射端面部とするとともに光源側に突設する台形状内に対称性を有した三角形形状を貫欠することを特徴とする。
【0014】
請求項2に係る導光板は、入射端面部側に台形状の凸構造を有し、光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を入射端面部とするとともに光源側に突設する台形状内に対称性を有した三角形形状を貫欠するので、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができる。
また、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができるとともに光源の左右方向の光線も台形状部に放出できる。
【0019】
さらに、請求項3に係る導光板は、三角形形状を、対称な2つの三角形形状の3つの頂点の何れかの頂点が入射端面部の方向に向き、互いに向き合う辺が平行に位置してなることを特徴とする。
【0020】
請求項3に係る導光板は、三角形形状を、対称な2つの三角形形状の3つの頂点の何れかの頂点が入射端面部の方向に向き、互いに向き合う辺が平行に位置してなるので、小さな突設の台形状部で対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができる。
【0021】
また、請求項4に係る導光板は、三角形形状を、対称な2つの三角形形状の3つの頂点の何れかの頂点が入射端面部の方向に向き、三角形形状の間隔が頂点側の方が狭く位置してなることを特徴とする。
【0022】
請求項4に係る導光板は、三角形形状を、対称な2つの三角形形状の3つの頂点の何れかの頂点が入射端面部の方向に向き、三角形形状の間隔が頂点側の方が狭く位置してなるので、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進する少ない光線と、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進む多くの光線と、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができる。
【0023】
さらに、請求項5に係る導光板は、三角形形状を、対称な2つの三角形形状の3つの頂点の何れかの頂点が反射端面部の方向に向き、三角形形状の間隔が頂点側の方が狭く位置してなることを特徴とする。
【0024】
請求項5に係る導光板は、三角形形状を、対称な2つの三角形形状の3つの頂点の何れかの頂点が反射端面部の方向に向き、三角形形状の間隔が頂点側の方が狭く位置してなるので、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができる。
【0025】
また、請求項6に係る導光板は、突設する台形状と三角形形状とは、台形状の斜辺と、この斜辺に対向する三角形形状の辺とが常に光源からの光線を辺で全反射し、斜辺で再び全反射させて反射端面部方向へ導くことを特徴とする。
【0026】
請求項6に係る導光板は、突設する台形状と三角形形状とで、台形状の斜辺と、この斜辺に対向する三角形形状の辺とが常に光源からの光線を辺で全反射し、斜辺で再び全反射させて反射端面部方向へ導くので、三角形形状の配置角度に依存せずに台形状の斜辺で全反射を行うことができる。
【0027】
さらに、請求項7に係る導光板は、三角形形状のうち導光板の両側面部側に位置する三角形形状の対称位置に有る三角形形状が他の三角形形状よりも小さいことを特徴とする。
【0028】
請求項7に係る導光板は、三角形形状のうち導光板の両側面部側に位置する三角形形状の対称位置に有る三角形形状が他の三角形形状よりも小さいので、この小さい三角形形状によって対称位置にある三角形形状からの全反射された光線の進行を阻止せずに、これらが配置されている反対側の側面部方向に光線を進行させることができる。
【0029】
また、請求項8に係る導光板は、入射端面部側は台形状の凸凹構造を有し、光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を入射端面部とするとともに光源側に突設する台形状内に入射端面部方向が短く、反射端面部方向が長い台形形状を貫欠することを特徴とする。
【0030】
請求項8に係る導光板は、入射端面部側は台形状の凸凹構造を有し、光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を入射端面部とするとともに光源側に突設する台形状内に入射端面部方向が短く、反射端面部方向が長い台形形状を貫欠するので、光源からの直進する光線を極めて少なくし、大部分の光線が両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進み、隣接する各台形状部での全反射光が互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができる。
【0031】
さらに、請求項9に係る導光板は、中心位置に反射端面部方向を底辺とする台形形状に欠切した台形状を光源側に複数突設することを特徴とする。
【0032】
請求項9に係る導光板は、中心位置に反射端面部方向を底辺とする台形形状に欠切した台形状を光源側に複数突設するので、光源から直進する光線を極めて少なくし、大部分の光線が両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進み、隣接する各台形状部での全反射光が互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができる。
【0033】
また、請求項10に係る導光板は、入射端面部に突設する台形状は、反射端面部方向に表面部と成す角度と裏面部と成す角度とが等しい台形形状に欠切することを特徴とする。
【0034】
請求項10に係る導光板は、入射端面部に突設する台形状は、反射端面部方向に表面部と成す角度と裏面部と成す角度とが等しい台形形状に欠切するので、導光板に入射する入射光線が最初から表面部方向と裏面部方向に進み、より多くの臨界角を破る光線量を増やすことができる。
【0035】
さらに、請求項11に係る導光板は、表面部に導光板内の光を出射または/および裏面部方向に屈折または/および反射させるプリズム、溝および凸凹形状のいずれかを有することを特徴とする。
【0036】
請求項11に係る導光板は、表面部に導光板内の光を出射または/および裏面部方向に屈折または/および反射させるプリズム、溝および凸凹形状のいずれかを有するので、導光板内の臨界角に満たない光線を屈折させて表面部から出射させたり、全反射する光線の位置をコントロールして裏面部方向に偏向させることができる。
【0037】
また、請求項12に係る導光板は、裏面部に導光板内の光を出射または/および表面部方向に屈折または/および反射させるプリズム、溝および凸凹形状ならびに白色系印刷のいずれかを有することを特徴とする。
【0038】
請求項12に係る導光板は、裏面部に導光板内の光を出射または/および表面部方向に屈折または/および反射させるプリズム、溝および凸凹形状ならびに白色系印刷のいずれかを有するので、導光板内の臨界角に満たない光線を屈折させて裏面部から出射させたり、全反射する光線の位置をコントロールして表面部方向に偏向させたり、裏面部に到達する光線を反射させることができる。
【0039】
さらに、請求項13に係る平面照明装置は、半導体発光素子からなる光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部の反対側に位置する反射端面部と、入射端面部から導いた光を出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、入射端面部と表面部側とに直角に交わる側面部とを有し、三角形形状または台形形状を貫欠した複数の台形状を入射端面部側に突設した導光板と、
光源と導光板とを保持するケースとを具備し、
光源は台形状の中心位置に対向して配置することを特徴とする。
【0040】
請求項13に係る平面照明装置は、半導体発光素子からなる光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部の反対側に位置する反射端面部と、入射端面部から導いた光を出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、入射端面部と表面部側とに直角に交わる側面部とを有し、三角形形状または台形形状を貫欠した複数の台形状を入射端面部側に突設した導光板と、
光源と導光板とを保持するケースとを具備し、
光源は台形状の中心位置に対向して配置するので、光源からの光束コーンの中心部を最大限に利用し、上下左右方向に対する有効な光束コーンによって導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こし、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線を得ることができる。
【0041】
また、請求項14に係る平面照明装置は、半導体発光素子からなる光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部の反対側に位置する反射端面部と、入射端面部から導いた光を出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、入射端面部側と表面部とに直角に交わる側面部とを有し、三角形形状または台形形状を貫欠した複数の台形状を入射端面部側に突設するとともに光源を台形状の中心端に設ける空間を有した導光板と、
光源と導光板とを保持するケースとを具備し、
光源は台形状の中心位置に対向して配置することを特徴とする。
【0042】
請求項14に係る平面照明装置は、半導体発光素子からなる光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部の反対側に位置する反射端面部と、入射端面部から導いた光を出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、入射端面部側と表面部とに直角に交わる側面部とを有し、三角形形状または台形形状を貫欠した複数の台形状を入射端面部側に突設するとともに光源を台形状の中心端に設ける空間を有した導光板と、
光源と導光板とを保持するケースとを具備し、
光源は台形状の中心位置に対向して配置するので、光源からの光線を無駄無く利用するとともに光源からの光束コーンの中心部を最大限に利用し、上下左右方向に対する有効な光束コーンによって導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こし、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線を得ることができる。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
なお、本発明は、反射端面部方向に表面部と成す角度と裏面部と成す角度とが等しい三角柱形状に入射端面部を欠切し、この欠切部分で光源からの光線を表面部方向と裏面部方向とに偏向し、光源側に突設する入射端面部の台形状の凸凹構造または凸構造の台形状内に対称性を有する三角形形状を貫欠することにより、三角形形状や台形形状で上記偏向された光線を全反射させて反射端面部方向に進ませながら表面部から出射させて明るく均一な出射光が得られる導光板および平面照明装置を提供することにある。
【0044】
図1は本発明に係る平面照明装置の略構成図、図2〜図5は本発明に係る導光板の入射端面部の略形状図、図6、図7および図8は光線の軌跡図である。
【0045】
図1の平面照明装置1は、複数の光源13と、これら光源13に対向接近した位置が台形状8に突設し、光源13からの光を導く入射端面部3と、この入射端面部3の反対側に位置する反射端面部4と、入射端面部3から導いた光を出射する表面部5と、この表面部5の反対側に位置する裏面部6と、これら表面部5と反射端面部4とに直角に交わる側面部7を有する導光板2の他、図示しない反射体等で構成されている。
【0046】
導光板2は、屈折率が1.4〜1.7程度からなるアクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリオレフィンやスチレンとアクリロニトリルとの共重合体、スチレンとブタジエンとの共重合体、スチレンとメチルメタクルレートとの共重合体等の透明な樹脂からなる。
【0047】
また、図示しないが、導光板2の表面部5または/および裏面部6には凸状、凹状やプリズムおよびV溝等いずれかの加工が施されている。これにより、点光源13から導光板2内に導いた光をこれら加工部分で反射や屈折等を行い、表面部5に出射するようにしたり、裏面部6に施されたシボ加工(梨地加工)や白色系印刷等により裏面部6で散乱させて表面部5に出射させている。
【0048】
ここで、導光板2は、光源13に対向接近した位置のため、光源13からの光束コーンの中心部を利用しており、光源13から取り入れた光を屈折率nに応じた屈折角βで入射し、光源13側の側面部7の法線と成る屈折角βが0≦|β|≦sin-1(1/n)を満たす範囲で導光板2内を進行する。
【0049】
また、導光板2の屈折率nがn=1.49の場合、屈折角βは約42°となり、この範囲で導光板2内を進行するとともに導光板2と空気層の屈折率(n=1)との境界面で全反射を生じ、この臨界角も約φ=42°となる。
【0050】
また、導光板2は、図2〜4に示すような入射端面部3を突設し隣接する台形状8の斜辺8bが互いに接しないフラット面8dが介在する台形状8の凸凹構造、図5に示すような入射端面部3を突設し隣接する台形状8の斜辺8bが互いに接するような谷部8eを介して台形状8が連続する凸構造で構成される。
【0051】
さらに、導光板2は、入射端面部3に突設する台形状8内に図2に示すような対称性を有した三角形形状9を表面部5から裏面部6まで貫欠させたり、図3に示すような台形状8内の中心位置に入射端面部3方向が短く反射端面部4方向が長い台形形状10を表面部5から裏面部6まで貫欠させたり、図4に示すような台形状8内の一部(光源13と対面する部分)を欠切するように中心位置に反射端面部4方向を底辺とする台形形状11を表面部5から裏面部6まで貫欠させたりしている。
【0052】
また、導光板2は、図1に示すように、入射端面部3に突設する台形状8を反射端面部4方向に表面部5と成す角度と裏面部6と成す角度とが等しい三角柱形状12に欠切している。これにより、光源13からの光線を導光板2に入射させた際、光源13からの光線を三角柱形状12によって最初から表面部5方向と裏面部6方向に進ませ、光源13からの入射光がより多く臨界角を破るように光線量を増やしている。
【0053】
さらに、図示しないが、光源13を導光板2の台形状8の中心端に設ければ、光源13の左右方向(両側面部7)の光線も導光板2の台形状部8に放出できるので、表面部5と裏面部6とから臨界角を破る光線を得ることができる。この場合には、光源13と導光板2を一体化にすることができる。
【0054】
また、図2の例における三角形形状9は、1つの台形状8に対して2つから成り、それぞれ対称性を保って貫切される。さらに説明すると、図2(a)の例では、2つの三角形形状9の頂点9dが入射端面部3(光源13)の方向に向き、2つの三角形形状9の隣接して互いに向き合う辺9cが平行に位置して1つの台形状8に対して2つの三角形形状9が貫切されている。図2(b)の例では、2つの三角形形状9の頂点9dが入射端面部3(光源13)の方向に向き、2つの三角形形状9の間隔が頂点9d側の方が狭くなるように1つの台形状8に対して2つの三角形形状9が貫切されている。
【0055】
尚、図示はしないが、三角形形状9は、2つの三角形形状9の頂点9dが反射端面部4の方向に向き、三角形形状9の間隔が頂点9d側の方が狭くなるように1つの台形状8に対して2つ貫切してもよい。
【0056】
そして、図2(b)に示すように、入射端面部3に台形状8の凸凹構造を有するとともに突設した台形状8内に対称性を有する2つの三角形形状9の頂点9dが入射端面部3の方向に向き、2つの三角形形状9の間隔が頂点9d側の方が狭くなるように1つの台形状8に対して2つの三角形形状9を貫切させた構成において、光源13から入射した光線は、対称性を有した左右の三角形形状9における互いの斜辺9cで全反射を繰り返しながら反射端面部4方向に直進する少ない光線と、光源13から入射し左右の三角形形状9の傾斜辺9aで全反射をして両側面部7方向に進み、この傾斜辺9aに対向する突設する台形形状8の斜辺8bで再び全反射をして反射端面部4方向に進む多くの光線と、光源13から2つの三角形形状9の間から直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部4方向に進む。
【0057】
尚、図2(b)では、突設する台形状8の凸凹構造の先端面8aと三角形形状9の底辺9bとが平行であるが、この底辺9bは先端面8aと平行でなくても良い。
【0058】
ここで、図2(b)の構成に於ける光線の軌跡図を図6に示す。図6において、光源13から入射した光線は、導光板2の上下左右方向に対して有効な光束コーンが存在する光束コーンの中心部が2つの三角形形状9の傾斜辺9aと斜辺9cとの間に分布し、これら有効な光線が直接2つの三角形形状9の傾斜辺9aで全反射をして両側面部7方向に進み、この傾斜辺9aに対向する突設した台形状部8の斜辺8bで再び全反射をして反射端面部4方向に進む光線と、台形状部8の斜辺8bに進まず隣接する台形形状部8方向の台形状部8の存在しない導光板2の本体方向に進む光線とがある。
【0059】
また、三角形形状9の斜辺9cの頂点9d付近で全反射した光線は、互いに対向する斜辺9c方向に進み、一部はそのまま進み、一部は再度斜辺9cの頂点9dと反対方向付近で全反射をする。
【0060】
さらに、2つの斜辺9cに達せずに、これらの2つの斜辺9cの間からの導光板2の反射端面部4方向に直進して各方向に進んだ光線は有効な光束コーンであるため、導光板2内に進みながら表面部5と裏面部6との上下方向に対して十分な全反射を引き起こしながら反射端面部4方向に進み、この間導光板2の表面部5や裏面部6に施した加工部分(プリズム、溝、凸凹形状、白色系印刷等)により臨界角を破って導光板2の外部に出射する。
【0061】
また、2つの三角形形状9の頂点9dが入射端面部3の方向に向き、2つの三角形形状9の間隔が頂点9d側の方が狭くなるように1つの台形状8に対して2つの三角形形状9を貫切して設けた場合も同様な効果を得ることができる。すなわち、図7の光線の軌跡図に示すように、光源13から入射した光線は、導光板2の上下左右方向に対して有効な光束コーンが存在する光束コーンの中心部が2つの三角形形状9の傾斜辺9aとの間に分布し、これら有効な光線が直接2つの三角形形状9の傾斜辺9aで全反射をして両側面部7方向に進み、この傾斜辺9aに対向する突設した台形状部8の斜辺8bで再び全反射をして反射端面部4方向に進む光線と、台形状部8の斜辺8bに進まず隣接する台形状部8方向の台形状部8の存在しない導光板2の本体方向に進む光線とがある。
【0062】
さらに、2つの斜辺9cに達せずに、これら2つの斜辺9cの間からの導光板2の反射端面部4方向に直進して各方向に進んだ光線は有効な光束コーンであるため、導光板2内に進みながら表面部5と裏面部6との上下方向に対して十分な全反射を引き起こしながら反射端面部4方向に進み、この間導光板2の表面部5や裏面部6に施した加工部分(プリズム、溝、凸凹形状、白色系印刷等)により臨界角を破って導光板2の外部に出射する。
【0063】
また、図2(a)に示す構成、すなわち、対称性を保って2つの三角形形状9の各頂点9dが入射端面部3方向に向き、2つの三角形形状9の隣接して互いに向き合う辺9cが平行に位置して1つの台形状8に対して2つの三角形形状9を貫切して設けた場合も同様な効果を得ることができる。
【0064】
さらに、図示はしないが、三角形形状9は、導光板2の両側面部7側に位置する三角形形状9の対称位置に有る三角形形状9(両側面部7側から2番目の三角形形状9)を他の三角形形状9よりも小さく貫切する構成としてもよい。この構成によれば、両側面部7側に位置する三角形形状9の斜辺9cから全反射された光線は、他の三角形形状9よりも小さく貫切された対向する三角形形状9(両側面部側7から2番目の三角形形状9)によって阻止されることなく、導光板2の内側方向に容易に進むことができる。
【0065】
また、他の三角形形状9よりも小さく貫切された三角形形状9の斜辺9cからの全反射された光線は、対向する両側面部7側の三角形形状9の斜辺9cで再度全反射して導光板2の内側方向に進む。
【0066】
このように、三角形形状9を導光板2の両側面部7側に位置する三角形形状9の対称位置に有る三角形形状9を他の三角形形状9よりも小さくすることによって、光源13からの光線を無駄なく利用してより明るい出射光を得ることが可能となる。また、輝度分布を制御することが可能で、同様な効果を光源13の位置を台形状8の中心端から変位させることによっても可能である。
【0067】
さらに、図3に示すように、入射端面部3に台形状8の凸凹構造を有するとともに突設した台形状8内の中心位置に入射端面部3方向が短い上辺10aと反射端面部4方向が長い底辺10cと2つの等しい斜辺10bからなる台形形状10を貫欠させた構成とすることができる。この構成によれば、光源13から入射した光線は、対称性を有した左右の斜辺10bで全反射をして両側面部7方向に進み、この斜辺10bに対向する突設した台形状部8の斜辺8bで再び全反射をして反射端面部4方向に進む多くの光線と、一度台形状8内の入射端面部3方向に近い台形形状10の短い上辺10a部を透過し再び台形形状10の反射端面部4方向が長い底辺10c部を透過して反射端面部4方向に進む光線とが互いに混ざりながら反射端面部4方向に進む。
【0068】
尚、この場合には、光源13から空気層を通り、空気層から導光板2へ、再び導光板2から空気層、再度空気層から導光板2と進むので、結果としては1度の空気層から導光板2への屈折しか変わらない。
【0069】
また、これらの光線は有効な光束コーンであるため、導光板2内に進みながら表面部5と裏面部6との上下方向に対して十分な全反射を引き起こしながら反射端面部4方向に進み、この間導光板2の表面部5や裏面部6に施した加工部分(プリズム、溝、凸凹形状、白色系印刷等)により臨界角を破って導光板2の外部に出射する。
【0070】
さらに、図4に示すように、入射端面部3に台形状8の凸凹構造を有するとともに突設した台形状8内の一部を欠切するように台形状8の中心位置に反射端面部4方向を底辺11aとする三角形状11を貫欠させた構成とすることができる。この構成によれば、光源13から入射した光線は、対称性を有した左右の斜辺11bで全反射をして両側面部7方向に進み、この斜辺11bに対向する突設した台形状部8の斜辺8bで再び全反射をして反射端面部4方向に進む多くの光線と、直接三角形状11の底辺11a部に達し、透過して反射端面部4方向に進む光線とが互いに混ざりながら反射端面部4方向に進む。
【0071】
また、突設した台形状8内の一部を欠切した所に光源13からの斜辺11b方向寄りの斜めからの入射光線は、底辺11a部で屈折して、やや垂線よりに戻されて互いに斜辺11b寄り方向に進みながら反射端面部4方向に進み、同様にこれらの光線は有効な光束コーンであるため、導光板2内に進みながら表面部5と裏面部6との上下方向に対して十分な全反射を引き起こしながら反射端面部4方向に進み、この間導光板2の表面部5や裏面部6に施した加工部分(プリズム、溝、凸凹形状、白色系印刷等)により臨界角を破って導光板2の外部に出射する。
【0072】
さらに、図5に示すように、突設し隣接する台形状8の斜辺8bが互いに接するような谷部8eを介して台形状8を入射端面部3に設けた凸構造では、三角形形状9や台形形状10等の傾斜辺9aや斜辺10bおよび斜辺11b等で全反射した光線を再び台形状部8の斜辺8bで全反射させて反射端面部4方向に進む光線と、台形状部8の斜辺8bに進まず隣接する台形状部8方向に進む光線を互いに重ね合わせて台形状部8の中心位置から入射する光線との輝度が同程度になるようにする。この場合の導光板2は小型形状に適している。
【0073】
このように、本例の導光板および平面照明装置は、入射端面部3に台形状8の凸凹構造や凸構造を有し、突設した台形状8内に対称性な2つの三角形形状9や台形形状10および突設した台形状8内の一部を欠切するように台形形状11等を貫欠させて、これらによる全反射した光線を再び台形状8の斜辺8bでの全反射によって導光板2全体を明るくする構成であるが、導光板2の長さや幅等のサイズ、光源13のピッチ(数量)、必要出射光の輝度等の目的に合わせるために、三角形形状9の傾斜辺9aや台形形状10の斜辺10bおよび台形形状11の斜辺11bと台形状8の斜辺8bとの位置関係により、光線の方向およびその方向の光量をコントロールすることができる。例えば台形状8の形状(斜辺8b)を固定にし、これに対向する傾斜辺9aや斜辺10bおよび斜辺11bの位置変化させることで光線の方向およびその方向の光量をコントロールできる。
【0074】
さらに説明すると、図8に示すように、光源13(LED)のポイント(L,0)からの光線Liが入射角θiで入射した時の座標は(L*tan(θi),0)となり、出射角θtの屈折で導光板2内に光線Laが進み、傾斜辺9aの端の座標(x2,y2)に到達するような傾斜辺9aの両端の座標(x1,y1)と(x2,y2)に対応する光源13の発散角は下記表1に示される。表1は本発明に係る光源と光線の軌跡との関係表である。
【0075】
【表1】
【0076】
このように、光源13からの光線分布に対応して傾斜辺9aの両端の座標(x1,y1)と(x2,y2)を定めることによって、台形状8の斜辺8bに対して傾斜辺9aで全反射させる光線を決定することができる。
【0077】
光源13は、青、緑、赤等の単色や白色のLEDおよびレーザ等からなる。光源13の形状としては、平面やレンズ付きのものであっても良く、入射端面部3の突設する台形状8の凸凹構造や凸構造の先端面8aに平行であるとともに中心に対向させて載置する。
【0078】
また、光源13は、半導体発光素子であるので、光の放射方向が直進はもちろんであるが、左右上下にもおよぶ。そこで、図示はしないが、光源13を台形状8の中心の端に(台形状8の内側)設ければ、両側面部7方向に進んだ光線が突設する台形形状部8で全反射ができ、反射端面部4方向に進むことができる。
【0079】
図示しない反射体は、熱可塑性樹脂に例えば酸化チタンのような白色材料を混入したシートや熱可塑性樹脂のシートにアルミニウム等の金属蒸着を施したり金属箔を積層した物や、シート状金属およびこれらのフィルム形状にしたものからなる。この反射体は、光源13からの光が導光板2によって表面部5に出射させる光以外の光を反射または乱反射し、再度導光板2に入射させて光源13からの光を全て表面部5から出射するようにする。
【0080】
このように、本発明の導光板および平面照明装置は、導光板の点光源に対応した位置に台形状を突設し、この台形状内に対称性を有した三角形形状や台形形状に貫欠し、光源からの光線を突設した台形状の側面側や貫欠した三角形形状や台形状の辺で全反射をし、光線を左右に広げるとともに突設した台形状の光源側を楔状のように三角柱形状に欠切して導光板に入射する時点で光源からの光線を表面部方向や裏面部方向に導くことにより、導光板の大きさに係り無く斑の無い均一で明るい出射光を得ることが出来る。
【0081】
【発明の効果】
以上のように、請求項1に係る導光板は、入射端面部側に台形状の凸凹構造を有し、光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を入射端面部とするとともに光源側に突設する台形状内に入射端面部方向が短く、反射端面部方向が長い台形形状を貫欠するので、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができ、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線を得ることができる。
また、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができるとともに光源の左右方向の光線も台形状部に放出できる。
【0082】
また、請求項2に係る導光板は、入射端面部側に台形状の凸構造を有し、光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を入射端面部とするとともに光源側に突設する台形状内に対称性を有した三角形形状を貫欠するので、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができ、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線を得ることができる。
また、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができるとともに光源の左右方向の光線も台形状部に放出できる。
【0085】
さらに、請求項3に係る導光板は、三角形形状を、対称な2つの三角形形状の3つの頂点の何れかの頂点が入射端面部の方向に向き、互いに向き合う辺が平行に位置してなるので、小さな突設の台形状部で対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができ、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線を得ることができる。
【0086】
また、請求項4に係る導光板は、三角形形状を、対称な2つの三角形形状の3つの頂点の何れかの頂点が入射端面部の方向に向き、三角形形状の間隔が頂点側の方が狭く位置してなるので、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進する少ない光線と、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進む多くの光線と、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができ、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線を得ることができる。
【0087】
さらに、請求項5に係る導光板は、三角形形状を、対称な2つの三角形形状の3つの頂点の何れかの頂点が反射端面部の方向に向き、三角形形状の間隔が頂点側の方が狭く位置してなるので、対称性を有した三角形形状で全反射した光線が反射端面部方向に直進するものと、両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進むものと、また光源からの直射光線とともに互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができ、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線を得ることができる。
【0088】
また、請求項6に係る導光板は、突設する台形状と三角形形状とで、台形状の斜辺と、この斜辺に対向する三角形形状の辺とが常に光源からの光線を辺で全反射し、斜辺で再び全反射させて反射端面部方向へ導くので、三角形形状の配置角度に依存せずに台形状の斜辺で全反射を行うことができ、あらゆる大きさの導光板にも明るく斑の無い最適な設計ができる。
【0089】
さらに、請求項7に係る導光板は、三角形形状のうち導光板の両側面部側に位置する三角形形状の対称位置に有る三角形形状が他の三角形形状よりも小さいので、この小さい三角形形状によって対称位置にある三角形形状からの全反射された光線の進行を阻止せずに、これらが配置されている反対側の側面部方向に光線を進行させることができるので、光線を無駄なく利用してより明るい出射光を得ることができる。
【0090】
また、請求項8に係る導光板は、入射端面部側は台形状の凸凹構造を有し、光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を入射端面部とするとともに光源側に突設する台形状内に入射端面部方向が短く、反射端面部方向が長い台形形状を貫欠するので、光源からの直進する光線を極めて少なくし、大部分の光線が両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進み、隣接する各台形状部での全反射光が互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができ、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線を得ることができる。
【0091】
さらに、請求項9に係る導光板は、中心位置に反射端面部方向を底辺とする台形形状に欠切した台形状を光源側に複数突設するので、光源から直進する光線を極めて少なくし、大部分の光線が両側面部方向に進み突設する台形状部で再び全反射をして反射端面部方向に進み、隣接する各台形状部での全反射光が互いに混ざりながら反射端面部方向に進むとともに光源からの光束コーンの中心部を利用するので、上下左右方向に対し有効な光束コーンが存在し、導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こすことができ、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線を得ることができる。
【0092】
また、請求項10に係る導光板は、入射端面部に突設する台形状は、反射端面部方向に表面部と成す角度と裏面部と成す角度とが等しい台形形状に欠切するので、導光板に入射する入射光線が最初から表面部方向と裏面部方向に進み、より多くの臨界角を破る光線量を増やすことができ、均一で明るい輝度を得ることができる。
【0093】
さらに、請求項11に係る導光板は、表面部に導光板内の光を出射または/および裏面部方向に屈折または/および反射させるプリズム、溝および凸凹形状のいずれかを有するので、導光板内の臨界角に満たない光線を屈折させて表面部から出射させたり、全反射する光線の位置をコントロールして裏面部方向に偏向させることができ、表面部や裏面部からコントロールしながら光線を出射することができる。
【0094】
また、請求項12に係る導光板は、裏面部に導光板内の光を出射または/および表面部方向に屈折または/および反射させるプリズム、溝および凸凹形状ならびに白色系印刷のいずれかを有するので、導光板内の臨界角に満たない光線を屈折させて裏面部から出射させたり、全反射する光線の位置をコントロールして表面部方向に偏向させたり、裏面部に到達する光線を反射させることができ、表面部や裏面部からコントロールしながら光線を出射することができる。
【0095】
さらに、請求項13に係る平面照明装置は、半導体発光素子からなる光源と、光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部の反対側に位置する反射端面部と、入射端面部から導いた光を出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、入射端面部と表面部側とに直角に交わる側面部とを有し、三角形形状または台形形状を貫欠した複数の台形状を入射端面部側に突設した導光板と、光源と導光板とを保持するケースとを具備し、光源は台形状の中心位置に対向して配置するので、光源からの光束コーンの中心部を最大限に利用し、上下左右方向に対する有効な光束コーンによって導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こし、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線が得られ、明るく均一な輝度を得ることができる。
【0096】
また、請求項14に係る平面照明装置は、半導体発光素子からなる光源と、光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部の反対側に位置する反射端面部と、入射端面部から導いた光を出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、入射端面部側と表面部とに直角に交わる側面部とを有し、三角形形状または台形形状を貫欠した複数の台形状を入射端面部側に突設するとともに光源を台形状の中心端に設ける空間を有した導光板と、光源と導光板とを保持するケースとを具備し、光源は台形状の中心位置に対向して配置するので、光源からの光線を無駄無く利用するとともに光源からの光束コーンの中心部を最大限に利用し、上下左右方向に対する有効な光束コーンによって導光板の表面部と裏面部との上下方向に対して十分な全反射を引き起こし、表面部と裏面部とから臨界角を破る光線が得られ、明るく均一な輝度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る平面照明装置の略構成図
【図2】本発明に係る導光板の入射端面部の略形状図
【図3】本発明に係る導光板の入射端面部の略形状図
【図4】本発明に係る導光板の入射端面部の略形状図
【図5】本発明に係る導光板の入射端面部の略形状図
【図6】本発明に係る光線の軌跡図
【図7】本発明に係る光線の軌跡図
【図8】本発明に係る光線の軌跡図
【図9】従来の導光板における光線の軌跡図
【符号の説明】
1…平面照明装置、2…導光板、3…入射端面部、4…反射端面部、5…表面部、6…裏面部、7…側面部、8…台形状、8a…先端面、8b…斜辺、8d…フラット面、8e…谷部、9…三角形形状、9a…傾斜辺、9b…底辺、9c…斜辺、9d…頂点、10…台形形状、10a…上辺、10b…斜辺、10c…底辺、11…三角形状、11a…底辺、11b…斜辺、12…三角柱形状、13…光源、α…臨界角、β…屈折角、n…屈折率、θi…入射角、θt…出射角、La,Li…光線、Lf…屈折光線、Lp…プリズムを透過した屈折光線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In this invention, the light source is a point light source such as an LED, and the light from the point light source is dispersed in the left-right direction by utilizing total reflection or the like, thereby realizing uniform emission light that can be used for a backlight of a small liquid crystal display device or the like The present invention relates to a light guide plate and a flat illumination device.
[0002]
[Prior art]
As a conventional light guide plate and flat illumination device, the back surface side of the light guide plate is dot-printed with white ink or the like and a reflection sheet is provided, and a convex shape is formed on the surface of the light guide plate so as to correspond to a point light source such as an LED. It is known that linear or non-linear gradation processing is applied to the concave or concave shape, and the brightness is improved by reflecting or refracting the light from the light source at the convex or concave shaped portions by the action of light diffusion or condensing. It has been.
[0003]
In addition, as a conventional flat illumination device, for the purpose of emitting from the entire surface portion of the light guide plate, a point light source is arranged in parallel near the incident end surface portion of the light guide plate and the vertical direction (thickness direction) with respect to the entire surface of the incident end surface portion ) Is provided with a prism surface.
[0004]
Furthermore, as a conventional flat illumination device, for example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 6-51130, a plurality of concave portions for installing point light sources are provided on the side surface on the incident surface side, and a substantially triangular shape is formed between the concave portions and the concave portions. A light cut in the direction of both sides of the point light source is taken into the light guide plate by the recess, and the light that has advanced in the direction of the both sides of the light guide plate is totally reflected by the substantially triangular cut portion and substantially anti-incident. There is also known one that advances in the surface direction to improve the luminance of the light guide plate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional light guide plate and the flat illumination device, dot printing is performed with white ink or the like on the back surface side of the light guide plate and a reflection sheet is provided, and the surface of the light guide plate is convex so as to correspond to a point light source such as an LED. In order to emit light from the light source to the surface using the action of light diffusion or condensing by reflection or refraction at the convex or concave shape part, applying linear or non-linear gradation processing to the shape or concave shape Light is controlled on the front and back sides of the light guide plate, but the side surface is simply reflected by the reflective sheet, and the side light is not used effectively. There are challenges.
[0006]
In addition, as a conventional flat illumination device, for the purpose of emitting from the entire surface portion of the light guide plate, a point light source is arranged in parallel near the incident end surface portion of the light guide plate and the vertical direction (thickness direction) with respect to the entire incident end surface portion In the configuration in which the prism surface is provided in FIG. 9, when the
[0007]
In addition, light incident on the light guide plate depends on an incident angle that can be incident on the light guide plate, and is generally incident on the light guide plate at a refraction angle β corresponding to the refractive index n. The refraction angle β forming the line is 0 ≦ | β | ≦ sin-1The light guide plate travels within a range satisfying (1 / n).
[0008]
For this reason, the light in both side directions in the point light source is near the end of the light beam cone, and the incident angle range corresponding to the thickness direction of the light beam incident on the light guide plate is small. The range of directions becomes small, and the amount of light that causes total reflection is small. The critical angle can be expressed by sin α = (1 / n) at the boundary surface between the light guide plate and the air layer (refractive index n = 1). Since the refractive index of acrylic resin, which is a resin material used for general light guide plates, is about n = 1.49, the critical angle α is about α = 42 °, but causes total reflection. Since the amount of light at the exit angle close to the critical angle is small, there is little light that breaks the critical angle and exits the light guide plate. As a result, there is a problem that the luminance of the entire light guide plate is lowered.
[0009]
Furthermore, as a conventional flat illumination device, for example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 6-51130, a plurality of concave portions for installing point light sources are provided on the side surface on the incident surface side, and a substantially triangular shape is formed between the concave portions and the concave portions. A light cut in the direction of both sides of the point light source is taken into the light guide plate by the recess, and the light that has advanced in the direction of the both sides of the light guide plate is totally reflected by the substantially triangular cut portion and substantially anti-incident. In the configuration in which the brightness of the light guide plate is improved by proceeding in the plane direction, total reflection is caused by a substantially triangular cut portion with respect to the light beam traveling in the left-right direction of the light source, but both in the point light source as described above. Since the light in the side direction is near the end of the light beam cone, the incident angle range corresponding to the thickness direction of the light beam incident on the light guide plate is small. For this reason, the vertical range incident on the light guide plate is reduced, and the amount of light at the exit angle close to the critical angle that causes total reflection is small. The amount of light that travels directly from the light source toward the reflection end face is large. As a result, there is a problem that luminance unevenness and luminance uniformity cannot be improved as the entire light guide plate.
[0010]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and its purpose is to project a trapezoidal shape at a position corresponding to the point light source, and to form a triangular shape or a trapezoidal shape having symmetry within this trapezoidal shape. The trapezoidal side of the light source protruding from the light source and the side of the trapezoidal triangular shape or trapezoidal side are totally reflected, spreading the light beam left and right and the protruding light source side of the trapezoidal light source By cutting the triangular prism shape like a wedge and entering the light guide plate, the light from the light source is guided toward the front and back surfaces, thereby reducing the loss due to the use of total reflection and reducing the size of the light guide plate. It is an object of the present invention to provide a light guide plate and a flat illumination device capable of obtaining bright outgoing light without any spots.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the light guide plate according to claim 1 is an incident end surface portion.~ sideHas a trapezoidal uneven structureThe shorter side of the trapezoidal parallel opposite side protruding from the light source side is defined as the incident end face part.In addition, a trapezoidal shape projecting on the light source side has a trapezoidal shape with a short incident end face portion direction and a long reflecting end face portion direction.
[0012]
The light guide plate according to claim 1 is an incident end surface portion.~ sideHas a trapezoidal uneven structureThe shorter side of the trapezoidal parallel opposite side protruding from the light source side is defined as the incident end face part.In addition, the trapezoidal shape projecting on the light source side has a trapezoidal shape with a short incident end face direction and a long reflection end face direction, so that the totally reflected light rays in the symmetrical triangle shape are reflected in the reflection end face direction. A straight head, a head-shaped portion that projects in the direction of both side surfaces, and is totally reflected again and travels in the direction of the reflective end surface, and also travels in the direction of the reflective end surface while being mixed with the direct light from the light source. Since the central part of the light beam cone from the light source is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction of the front and back surfaces of the light guide plate. .
In addition, a symmetrical triangular shape of the totally reflected light beam travels straight in the direction of the reflection end face, and a light beam that travels in the direction of both side faces and undergoes total reflection again and travels in the direction of the reflection end face. And the light beam cone from the light source is used in the direction of the reflection end face while being mixed with the direct light from the light source, and the center part of the light beam cone from the light source is used. In addition, it is possible to cause sufficient total reflection with respect to the vertical direction of the light source and the back surface portion, and also to emit light in the horizontal direction of the light source to the trapezoidal portion.
[0013]
The light guide plate according to
[0014]
The light guide plate according to
In addition, a symmetrical triangular shape of the totally reflected light beam travels straight in the direction of the reflection end face, and a light beam that travels in the direction of both side faces and undergoes total reflection again and travels in the direction of the reflection end face. And the light beam cone from the light source is used in the direction of the reflection end face while being mixed with the direct light from the light source, and the center part of the light beam cone from the light source is used. In addition, it is possible to cause sufficient total reflection with respect to the vertical direction of the light source and the back surface portion, and also to emit light in the horizontal direction of the light source to the trapezoidal portion.
[0019]
And claims3The light guide plate according to the triangular shape,Two symmetrical triangular shapesOne of the three verticesThe apex is directed in the direction of the incident end face, and the sides facing each other are located in parallel.
[0020]
Claim3The light guide plate according to the triangular shape,Two symmetrical triangular shapesOne of the three verticesSince the apex is directed in the direction of the incident end face, and the sides facing each other are located in parallel, the light beam totally reflected in a triangular shape having symmetry with a small trapezoidal shape goes straight in the direction of the reflection end face. And the one with a trapezoidal shape that protrudes in the direction of both side surfaces, and is totally reflected again and proceeds in the direction of the reflective end surface, and also proceeds in the direction of the reflective end surface while being mixed with the direct light from the light source and from the light source. Since the center portion of the light beam cone is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate.
[0021]
Claims4The light guide plate according to the triangular shape,Two symmetrical triangular shapesOne of the three verticesThe apex is directed in the direction of the incident end face, and the interval between the triangular shapes is narrower on the apex side.
[0022]
Claim4The light guide plate according to the triangular shape,Two symmetrical triangular shapesOne of the three verticesSince the apex is directed toward the incident end face, and the interval between the triangle shapes is narrower on the apex side, the light rays totally reflected by the symmetrical triangle shape are less rays that go straight in the direction of the reflecting end face. In addition, many light rays that travel in the direction of both side surfaces and project again in the trapezoidal shape and go in the direction of the reflection end surface, and go directly to the reflection end surface while being mixed together with the direct light from the light source and from the light source Since the center portion of the light beam cone is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate.
[0023]
And claims5The light guide plate according to the triangular shape,Two symmetrical triangular shapesOne of the three verticesThe vertex is directed in the direction of the reflection end face, and the interval between the triangular shapes is narrower on the vertex side.
[0024]
Claim5The light guide plate according to the triangular shape,Two symmetrical triangular shapesOne of the three verticesSince the vertex is directed in the direction of the reflection end face, and the interval between the triangle shapes is located closer to the apex side, the light beam totally reflected by the symmetrical triangle shape goes straight in the direction of the reflection end face, The trapezoidal part that protrudes in the direction of both side surfaces is totally reflected again and proceeds in the direction of the reflection end surface, and also proceeds in the direction of the reflection end surface while being mixed with the direct light from the light source, and the cone of light from the light source. Since the center portion is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate.
[0025]
Claims6The light guide plate according to the present invention has a trapezoidal shape and a triangular shape, and the oblique side of the trapezoid and the triangular side opposite to the oblique side always reflect the light rays from the light source at the side, and again at the oblique side. The light is reflected and guided toward the reflection end face.
[0026]
Claim6The light guide plate according to the present invention has a trapezoidal shape and a triangular shape, and the hypotenuse of the trapezoid and the triangular side opposite to the hypotenuse always reflect the light from the light source at the side, and again at the hypotenuse. Since the light is reflected and guided in the direction of the reflection end face, total reflection can be performed with a trapezoidal hypotenuse without depending on the triangular arrangement angle.
[0027]
And claims7The light guide plate according to the present invention is characterized in that a triangular shape at a symmetrical position of a triangular shape located on both sides of the light guide plate in a triangular shape is smaller than other triangular shapes.
[0028]
Claim7In the light guide plate according to the present invention, the triangular shape at the symmetrical position of the triangular shape located on both sides of the light guide plate among the triangular shapes is smaller than the other triangular shapes. The light rays can travel in the direction of the side surface on the opposite side where they are disposed, without preventing the propagation of the totally reflected light rays.
[0029]
Claims8The light guide plate according to~ sideHas a trapezoidal uneven structureThe shorter side of the trapezoidal parallel opposite side protruding from the light source side is defined as the incident end face part.In addition, a trapezoidal shape projecting on the light source side has a trapezoidal shape with a short incident end face portion direction and a long reflecting end face portion direction.
[0030]
Claim8The light guide plate according to~ sideHas a trapezoidal uneven structureThe shorter side of the trapezoidal parallel opposite side protruding from the light source side is defined as the incident end face part.In addition, the trapezoidal shape projecting on the light source side has a trapezoidal shape with a short incident end face direction and a long reflection end face direction. The light is emitted from the light source while proceeding in the direction of the surface part, and is totally reflected again in the protruding trapezoidal part and proceeds in the direction of the reflective end face part, and the total reflected light in each adjacent trapezoidal part travels in the direction of the reflective end face part while being mixed with each other. Since the center portion of the cone is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate.
[0031]
And claims9The light guide plate according to the present invention has a reflection end face direction at the center as a base.TrapezoidA plurality of trapezoidal shapes notched in the shape are provided on the light source side.
[0032]
Claim9The light guide plate according to the present invention has a reflection end face direction at the center as a base.TrapezoidMultiple trapezoidal shapes cut out in the shape of the light source are projected on the light source side, so that the amount of light that goes straight from the light source is extremely small, and most of the light rays go in the direction of both side surfaces and totally reflect again at the trapezoidal shape. Effective in the up / down / left / right directions because the light travels in the direction of the reflection end face and travels in the direction of the reflection end face while the total reflected light from the adjacent trapezoidal parts are mixed with each other and uses the center of the light beam cone from the light source. There is a cone, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate.
[0033]
Claims10In the light guide plate according to the present invention, the trapezoidal shape protruding from the incident end surface portion has the same angle formed with the front surface portion and the angle formed with the back surface portion in the reflection end surface portion directionTrapezoidIt is characterized by being cut out in the shape.
[0034]
Claim10In the light guide plate according to the present invention, the trapezoidal shape protruding from the incident end surface portion has the same angle formed with the front surface portion and the angle formed with the back surface portion in the reflection end surface portion directionTrapezoidSince the shape is cut out, the incident light incident on the light guide plate proceeds from the beginning toward the front surface and the back surface, and the amount of light that breaks more critical angles can be increased.
[0035]
And claims11The light guide plate according to the present invention is characterized in that it has any one of a prism, a groove, and an uneven shape that emits light and / or refracts and / or reflects light in the light guide plate in the direction of the back surface on the front surface.
[0036]
Claim11The light guide plate according to the present invention has any one of a prism, a groove, and a concavo-convex shape that emits or / or refracts and / or reflects the light in the light guide plate on the front surface portion, so that the critical angle in the light guide plate is satisfied. The light beam can be refracted and emitted from the front surface portion, or can be deflected toward the back surface portion by controlling the position of the totally reflected light beam.
[0037]
Claims12The light guide plate according to the present invention is characterized in that it has any one of prisms, grooves and irregularities, and white printing that emit light in the light guide plate and / or refract or reflect it in the front surface direction on the back surface.
[0038]
Claim12The light guide plate according to the present invention has any of prisms, grooves and uneven shapes and white printing on the back surface to emit or / or refract or / reflect light in the light guide plate in the direction of the front surface. Light that does not reach the critical angle can be refracted and emitted from the back surface portion, the position of the totally reflected light beam can be deflected in the direction of the front surface portion, or the light beam reaching the back surface portion can be reflected.
[0039]
And claims13A flat illumination device according to the present invention includes a light source composed of a semiconductor light emitting element,
An incident end face that guides light from the light source, a reflective end face located on the opposite side of the incident end face, a surface that emits light guided from the incident end face, and a back face located on the opposite side of the surface And the incident end face and surface part~ sideAnd a plurality of trapezoidal shapes with a triangular shape or a trapezoidal shape penetrating the incident end surface portion.~ sideA light guide plate projecting from
A case for holding a light source and a light guide plate;
The light source is arranged to face the trapezoidal center position.
[0040]
Claim13A flat illumination device according to the present invention includes a light source composed of a semiconductor light emitting element,
An incident end face that guides light from the light source, a reflective end face located on the opposite side of the incident end face, a surface that emits light guided from the incident end face, and a back face located on the opposite side of the surface And the incident end face and surface part~ sideAnd a plurality of trapezoidal shapes with a triangular shape or a trapezoidal shape penetrating the incident end surface portion.~ sideA light guide plate projecting from
A case for holding a light source and a light guide plate;
Since the light source is placed facing the center position of the trapezoidal shape, the center part of the light beam cone from the light source is used to the maximum, and the upper and lower sides of the light guide plate on the top and bottom sides of the light guide plate by the effective light beam cone in the vertical and horizontal directions It is possible to obtain a light beam that causes sufficient total reflection with respect to the direction and breaks the critical angle from the front surface portion and the back surface portion.
[0041]
Claims14A flat illumination device according to the present invention includes a light source composed of a semiconductor light emitting element,
An incident end face that guides light from the light source, a reflective end face located on the opposite side of the incident end face, a surface that emits light guided from the incident end face, and a back face located on the opposite side of the surface And the incident end face~ sideAnd a plurality of trapezoidal shapes that have a triangular shape or a trapezoidal shape, and an incident end surface portion.~ sideAnd a light guide plate having a space for providing a light source at the center end of the trapezoidal shape,
A case for holding a light source and a light guide plate;
The light source is arranged to face the trapezoidal center position.
[0042]
Claim14A flat illumination device according to the present invention includes a light source composed of a semiconductor light emitting element,
An incident end face that guides light from the light source, a reflective end face located on the opposite side of the incident end face, a surface that emits light guided from the incident end face, and a back face located on the opposite side of the surface And the incident end face~ sideAnd a plurality of trapezoidal shapes that have a triangular shape or a trapezoidal shape, and an incident end surface portion.~ sideAnd a light guide plate having a space for providing a light source at the center end of the trapezoidal shape,
A case for holding a light source and a light guide plate;
Since the light source is placed opposite to the center of the trapezoidal shape, the light beam from the light source can be used without waste, and the central part of the light beam cone from the light source can be used to the maximum and guided by an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions. Sufficient total reflection is caused with respect to the vertical direction of the front surface portion and the back surface portion of the optical plate, and a light beam that breaks the critical angle from the front surface portion and the back surface portion can be obtained.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the present invention, the incident end face portion is cut out in a triangular prism shape in which the angle formed between the front surface portion and the back surface portion in the reflection end face portion direction is equal, and the light beam from the light source is changed to the surface portion direction at this cut-out portion. In the triangular shape or trapezoidal shape by penetrating in the direction of the back surface and penetrating the trapezoidal concave / convex structure of the incident end surface protruding from the light source side or the triangular shape having symmetry in the trapezoidal shape of the convex structure An object of the present invention is to provide a light guide plate and a flat illumination device which can emit bright and uniform emitted light by totally reflecting the deflected light beam and emitting it from the surface part while proceeding in the direction of the reflection end face part.
[0044]
FIG. 1 is a schematic diagram of a flat illumination device according to the present invention, FIGS. 2 to 5 are schematic diagrams of incident end surfaces of a light guide plate according to the present invention, and FIGS. 6, 7 and 8 are locus diagrams of light rays. is there.
[0045]
The flat illumination device 1 in FIG. 1 includes a plurality of
[0046]
The
[0047]
Although not shown, the
[0048]
Here, since the
[0049]
When the refractive index n of the
[0050]
Further, the
[0051]
Further, in the
[0052]
Further, as shown in FIG. 1, the
[0053]
Furthermore, although not shown, if the
[0054]
In addition, the triangular shape 9 in the example of FIG. 2 is composed of two pieces with respect to one
[0055]
Although not shown, the triangular shape 9 has one trapezoidal shape so that the
[0056]
Then, as shown in FIG. 2B, the
[0057]
In FIG. 2 (b), the protruding
[0058]
Here, a locus diagram of light rays in the configuration of FIG. 2B is shown in FIG. In FIG. 6, the light beam incident from the
[0059]
Further, the light beam totally reflected in the vicinity of the apex 9d of the
[0060]
Furthermore, since the light beam that does not reach the two
[0061]
In addition, two triangular shapes are formed with respect to one
[0062]
Further, since the light beam that does not reach the two
[0063]
Also, the configuration shown in FIG. 2A, that is, the
[0064]
Further, although not shown, the triangular shape 9 is different from the triangular shape 9 (the second triangular shape 9 from the
[0065]
The light beam totally reflected from the
[0066]
Thus, by making the triangular shape 9 in the symmetrical position of the triangular shape 9 located on the both
[0067]
Further, as shown in FIG. 3, the
[0068]
In this case, the
[0069]
In addition, since these light rays are effective light beam cones, the light rays proceed into the
[0070]
Further, as shown in FIG. 4, the reflecting end surface portion 4 is provided at the center position of the
[0071]
In addition, incident light rays obliquely near the
[0072]
Furthermore, as shown in FIG. 5, in the convex structure in which the
[0073]
As described above, the light guide plate and the flat illumination device of this example have the
[0074]
More specifically, as shown in FIG. 8, the coordinates when the light beam Li from the point (L, 0) of the light source 13 (LED) is incident at the incident angle θi are (L * tan (θi), 0), The light rays La travel into the
[0075]
[Table 1]
[0076]
In this way, by defining the coordinates (x1, y1) and (x2, y2) at both ends of the
[0077]
The
[0078]
Further, since the
[0079]
A reflector (not shown) includes a sheet in which a white material such as titanium oxide is mixed in a thermoplastic resin, a sheet in which a thermoplastic resin sheet is subjected to metal deposition such as aluminum or a metal foil laminated, a sheet metal, and these It is made of a film shape. The reflector reflects or irregularly reflects light other than the light emitted from the
[0080]
As described above, the light guide plate and the flat illumination device of the present invention project a trapezoidal shape at a position corresponding to the point light source of the light guide plate, and have a triangular shape or a trapezoidal shape with symmetry in the trapezoidal shape. The trapezoidal side of the light source from the light source protrudes, and the triangular shape or trapezoidal side that penetrates is totally reflected, spreading the light to the left and right, and the protruding light source side of the trapezoid is like a wedge When the light is cut into a triangular prism shape and incident on the light guide plate, the light from the light source is guided toward the front surface or back surface to obtain uniform and bright outgoing light without spots regardless of the size of the light guide plate. I can do it.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, the light guide plate according to claim 1 has the incident end surface portion.~ sideHas a trapezoidal uneven structureThe shorter side of the trapezoidal parallel opposite side protruding from the light source side is defined as the incident end face part.In addition, the trapezoidal shape projecting on the light source side has a trapezoidal shape with a short incident end face direction and a long reflection end face direction, so that the totally reflected light rays in the symmetrical triangle shape are reflected in the reflection end face direction. A straight head, a head-shaped portion that projects in the direction of both side surfaces, and is totally reflected again and travels in the direction of the reflective end surface, and also travels in the direction of the reflective end surface while being mixed with the direct light from the light source. Since the center of the light beam cone from the light source is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front and back surfaces of the light guide plate. A light beam that breaks the critical angle can be obtained from the front surface portion and the back surface portion.
In addition, a symmetrical triangular shape of the totally reflected light beam travels straight in the direction of the reflection end face, and a light beam that travels in the direction of both side faces and undergoes total reflection again and travels in the direction of the reflection end face. And the light beam cone from the light source is used in the direction of the reflection end face while being mixed with the direct light from the light source, and the center part of the light beam cone from the light source is used. In addition, it is possible to cause sufficient total reflection with respect to the vertical direction of the light source and the back surface portion, and also to emit light in the horizontal direction of the light source to the trapezoidal portion.
[0082]
The light guide plate according to
In addition, a symmetrical triangular shape of the totally reflected light beam travels straight in the direction of the reflection end face, and a light beam that travels in the direction of both side faces and undergoes total reflection again and travels in the direction of the reflection end face. And the light beam cone from the light source is used in the direction of the reflection end face while being mixed with the direct light from the light source, and the center part of the light beam cone from the light source is used. In addition, it is possible to cause sufficient total reflection with respect to the vertical direction of the light source and the back surface portion, and also to emit light in the horizontal direction of the light source to the trapezoidal portion.
[0085]
And claims3The light guide plate according to the triangular shape,Two symmetrical triangular shapesOne of the three verticesSince the apex is directed in the direction of the incident end face, and the sides facing each other are located in parallel, the light beam totally reflected in a triangular shape having symmetry with a small trapezoidal shape goes straight in the direction of the reflection end face. And the one with a trapezoidal shape that protrudes in the direction of both side surfaces, and is totally reflected again and proceeds in the direction of the reflective end surface, and also proceeds in the direction of the reflective end surface while being mixed with the direct light from the light source and from the light source. Since the center part of the light beam cone is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front and back surfaces of the light guide plate. And a light beam that breaks the critical angle from the back surface portion.
[0086]
Claims4The light guide plate according to the triangular shape,Two symmetrical triangular shapesOne of the three verticesSince the apex is directed toward the incident end face and the interval between the triangles is narrower on the apex side, the light beam totally reflected by the symmetrical triangle is less likely to travel straight in the direction of the reflecting end face. In addition, many light rays that travel in the direction of both side surfaces and project again in the trapezoidal shape and go in the direction of the reflection end surface, and go directly to the reflection end surface while being mixed together with the direct light from the light source and from the light source Since the center part of the light beam cone is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front and back surfaces of the light guide plate. And a light beam that breaks the critical angle from the back surface portion.
[0087]
And claims5The light guide plate according to the triangular shape,Two symmetrical triangular shapesOne of the three verticesSince the vertex is directed in the direction of the reflection end face, and the interval between the triangle shapes is located closer to the apex side, the light beam totally reflected by the symmetrical triangle shape goes straight in the direction of the reflection end face, The trapezoidal part that protrudes in the direction of both side surfaces is totally reflected again and proceeds in the direction of the reflection end surface, and also proceeds in the direction of the reflection end surface while being mixed with the direct light from the light source, and the cone of light from the light source. Since the center part is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front and back parts of the light guide plate. A light beam that breaks the critical angle can be obtained.
[0088]
Claims6The light guide plate according to the present invention has a trapezoidal shape and a triangular shape, and the hypotenuse of the trapezoid and the triangular side opposite to the hypotenuse always reflect the light from the light source at the side, and again at the hypotenuse. Reflected and guided in the direction of the reflective end face, it is possible to perform total reflection on the trapezoidal hypotenuse without depending on the triangular arrangement angle, and an optimal design that is bright and free of spots on light guide plates of all sizes it can.
[0089]
And claims7In the light guide plate according to the present invention, the triangular shape at the symmetrical position of the triangular shape located on both sides of the light guide plate among the triangular shapes is smaller than the other triangular shapes. The light beam can travel in the direction of the side surface on the opposite side where the light beam is totally reflected, so that the light beam can be used without waste to obtain a brighter outgoing light. Can do.
[0090]
Claims8The light guide plate according to~ sideHas a trapezoidal uneven structureThe shorter side of the trapezoidal parallel opposite side protruding from the light source side is defined as the incident end face part.In addition, the trapezoidal shape projecting on the light source side has a trapezoidal shape with a short incident end face direction and a long reflection end face direction. The light is emitted from the light source while proceeding in the direction of the surface part, and is totally reflected again in the protruding trapezoidal part and proceeds in the direction of the reflective end face part, and the total reflected light in each adjacent trapezoidal part travels in the direction of the reflective end face part while being mixed with each other. Since the center portion of the cone is used, there is an effective light beam cone in the vertical and horizontal directions, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction between the front and back surfaces of the light guide plate. A light beam that breaks the critical angle from the back surface can be obtained.
[0091]
And claims9The light guide plate according to the present invention has a reflection end face direction at the center as a base.TrapezoidMultiple trapezoidal shapes cut out in the shape of the light source are projected on the light source side, so that the amount of light that goes straight from the light source is extremely small, and most of the light rays go in the direction of both side surfaces and totally reflect again at the trapezoidal shape. Effective in the up / down / left / right directions because the light travels in the direction of the reflection end face and travels in the direction of the reflection end face while the total reflected light from the adjacent trapezoidal parts are mixed with each other and uses the center of the light beam cone from the light source. A cone is present, and sufficient total reflection can be caused in the vertical direction of the front and back surfaces of the light guide plate, and a light beam that breaks the critical angle can be obtained from the front and back surfaces.
[0092]
Claims10In the light guide plate according to the present invention, the trapezoidal shape protruding from the incident end surface portion has the same angle formed with the front surface portion and the angle formed with the back surface portion in the reflection end surface portion directionTrapezoidSince the shape is cut out, the incident light incident on the light guide plate advances from the beginning in the direction of the front and back, and the amount of light that breaks more critical angles can be increased, resulting in uniform and bright brightness. it can.
[0093]
And claims11The light guide plate according to the present invention has any one of a prism, a groove, and a concavo-convex shape that emits or / or refracts and / or reflects the light in the light guide plate on the front surface portion, so that the critical angle in the light guide plate is satisfied. The light beam can be refracted and emitted from the front surface portion, or the position of the totally reflected light beam can be controlled to be deflected toward the back surface portion, and the light beam can be emitted while being controlled from the front surface portion or the back surface portion.
[0094]
Claims12The light guide plate according to the present invention has any of prisms, grooves and uneven shapes and white printing on the back surface to emit or / or refract or / reflect light in the light guide plate in the direction of the front surface. Refracts rays that are less than the critical angle and emits them from the backside, controls the position of the totally reflected rays, deflects them toward the surface, and reflects the rays that reach the backside. It is possible to emit light while controlling from the backside.
[0095]
And claims13The flat illumination device according to the present invention emits light guided from a light source composed of a semiconductor light emitting element, an incident end face part that guides light from the light source, a reflective end face part that is opposite to the incident end face part, and an incident end face part. A front surface portion, a back surface portion located on the opposite side of the front surface portion, an incident end surface portion, and a front surface portion.~ sideAnd a plurality of trapezoidal shapes with a triangular shape or a trapezoidal shape penetrating the incident end surface portion.~ sideA light guide plate projecting from the light source and a case for holding the light source and the light guide plate are disposed opposite to the trapezoidal center position, so that the central portion of the light beam cone from the light source is utilized to the maximum. However, the effective light beam cone in the vertical and horizontal directions causes sufficient total reflection in the vertical direction of the front and back surfaces of the light guide plate, and light rays that break the critical angle are obtained from the front and back surfaces, making it brighter. Uniform brightness can be obtained.
[0096]
Claims14The flat illumination device according to the present invention emits light guided from a light source composed of a semiconductor light emitting element, an incident end face part that guides light from the light source, a reflective end face part that is opposite to the incident end face part, and an incident end face part. A front surface portion, a back surface portion opposite to the front surface portion, and an incident end surface portion~ sideAnd a plurality of trapezoidal shapes that have a triangular shape or a trapezoidal shape, and an incident end surface portion.~ sideAnd a light guide plate having a space for providing a light source at the center end of the trapezoidal shape, and a case for holding the light source and the light guide plate, and the light source is disposed opposite the central position of the trapezoidal shape. The light beam from the light source is used without waste and the center of the light beam cone from the light source is utilized to the maximum, and the effective light beam cone with respect to the vertical and horizontal directions is used in the vertical direction of the front and back portions of the light guide plate. Sufficient total reflection is caused, and a light beam that breaks the critical angle from the front surface portion and the back surface portion can be obtained, and bright and uniform luminance can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a flat illumination device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of an incident end surface portion of a light guide plate according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of an incident end face portion of a light guide plate according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of an incident end face portion of a light guide plate according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view of an incident end surface portion of a light guide plate according to the present invention.
FIG. 6 is a ray trajectory diagram according to the present invention.
FIG. 7 is a locus diagram of light rays according to the present invention.
FIG. 8 is a locus diagram of light rays according to the present invention.
FIG. 9 is a locus diagram of light rays in a conventional light guide plate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plane illuminating device, 2 ... Light guide plate, 3 ... Incidence end surface part, 4 ... Reflection end surface part, 5 ... Front surface part, 6 ... Back surface part, 7 ... Side surface part, 8 ... Trapezoid shape, 8a ... Tip surface, 8b ... Oblique side, 8d ... Flat surface, 8e ... Valley, 9 ... Triangular shape, 9a ... Inclined side, 9b ... Bottom side, 9c ... Oblique side, 9d ... Vertex, 10 ... Trapezoidal shape, 10a ... Top side, 10b ... Oblique side, 10c ... Bottom side , 11 ... triangular shape, 11 a ... bottom, 11 b ... hypotenuse, 12 ... triangular prism shape, 13 ... light source, α ... critical angle, β ... refraction angle, n ... refractive index, θi ... incidence angle, θt ... emission angle, La, Li ... light, Lf ... refracted light, Lp ... refracted light transmitted through the prism.
Claims (14)
前記入射端面部側は台形状の凸凹構造を有し、前記光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を前記入射端面部とするとともに前記光源側に突設する台形状内に対称性を有した三角形形状を貫欠することを特徴とする導光板。An incident end face that guides light from the light source, a reflective end face located on the opposite side of the incident end face, a surface that emits light guided from the incident end face, and an opposite side of the surface. In the light guide plate having a back surface and a side surface that intersects at right angles to the front surface portion and the incident end surface portion side ,
The incident end face side have a rough structure of a trapezoidal shape, a trapezoidal in shape projecting to the light source side with the short side of the trapezoidal parallel opposite sides that project from the light source side and the incidence end face A light guide plate characterized by penetrating a triangular shape having symmetry.
前記入射端面部側は台形状の凸構造を有し、前記光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を前記入射端面部とするとともに前記光源側に突設する台形状内に対称性を有した三角形形状を貫欠することを特徴とする導光板。An incident end face that guides light from the light source, a reflective end face located on the opposite side of the incident end face, a surface that emits light guided from the incident end face, and an opposite side of the surface. In the light guide plate having a back surface and a side surface that intersects at right angles to the front surface portion and the incident end surface portion side ,
The incident end face side have a convex structure trapezoidal, trapezoidal in shape projecting to the light source side with the short side of the trapezoidal parallel opposite sides that project from the light source side and the incidence end face A light guide plate characterized by penetrating a triangular shape having symmetry.
前記入射端面部側は台形状の凸凹構造を有し、前記光源側に突設する台形状の平行な対辺の短辺を前記入射端面部とするとともに前記光源側に突設する台形状内に前記入射端面部方向が短く、前記反射端面部方向が長い台形形状を貫欠することを特徴とする導光板。An incident end face that guides light from the light source, a reflective end face located on the opposite side of the incident end face, a surface that emits light guided from the incident end face, and an opposite side of the surface. In the light guide plate having a back surface and a side surface that intersects at right angles to the front surface portion and the incident end surface portion side ,
The incident end face side have a rough structure of a trapezoidal shape, a trapezoidal in shape projecting to the light source side with the short side of the trapezoidal parallel opposite sides that project from the light source side and the incidence end face A light guide plate having a trapezoidal shape with a short incident end face direction and a long reflection end face direction.
中心位置に前記反射端面部方向を底辺とする台形形状に欠切した台形状を前記光源側に複数突設することを特徴とする導光板。An incident end face that guides light from the light source, a reflective end face located on the opposite side of the incident end face, a surface that emits light guided from the incident end face, and an opposite side of the surface. and the bottom, have a side portion intersecting at a right angle to said surface portion and the incident end surface side, the light guide plate to the incident end face of the short side of the trapezoidal parallel opposite sides that project from the light source side ,
A light guide plate, wherein a plurality of trapezoidal shapes cut out in a trapezoidal shape with the reflection end face direction as a base at the center position are provided on the light source side.
当該光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部の反対側に位置する反射端面部と、前記入射端面部から導いた光を出射する表面部と、該表面部の反対側に位置する裏面部と、前記入射端面部と前記表面部側とに直角に交わる側面部とを有し、三角形形状または台形形状を貫欠した複数の台形状を前記入射端面部側に突設した導光板と、
前記光源と前記導光板とを保持するケースとを具備し、
前記光源は前記台形状の中心位置に対向して配置することを特徴とする平面照明装置。A light source comprising a semiconductor light emitting element;
An incident end face part that guides light from the light source, a reflection end face part located on the opposite side of the incident end face part, a surface part that emits light guided from the incident end face part, and a position opposite to the surface part and the bottom of, and a side portion intersecting at a right angle to the said surface portion side to the incident end face, projecting from a plurality of trapezoidal shape that Nukiketsu a triangular or trapezoidal shape on the incident end face side guide A light plate,
A case for holding the light source and the light guide plate;
The flat illumination device according to claim 1, wherein the light source is disposed to face the center position of the trapezoidal shape.
当該光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部の反対側に位置する反射端面部と、前記入射端面部から導いた光を出射する表面部と、該表面部の反対側に位置する裏面部と、前記入射端面部側と前記表面部とに直角に交わる側面部とを有し、三角形形状または台形形状を貫欠した複数の台形状を前記入射端面部側に突設するとともに前記光源を前記台形状の中心端に設ける空間を有した導光板と、
前記光源と前記導光板とを保持するケースとを具備し、
前記光源は前記台形状の中心位置に対向して配置することを特徴とする平面照明装置。A light source comprising a semiconductor light emitting element;
An incident end face part that guides light from the light source, a reflection end face part located on the opposite side of the incident end face part, a surface part that emits light guided from the incident end face part, and a position opposite to the surface part and the bottom of, and a said entrance end face side to the surface and side portions intersecting at right angles to, a plurality of trapezoidal shape that Nukiketsu a triangular or trapezoidal shape while projecting the incident end face side A light guide plate having a space for providing the light source at the center end of the trapezoidal shape;
A case for holding the light source and the light guide plate;
The flat illumination device according to claim 1, wherein the light source is disposed to face the center position of the trapezoidal shape.
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